Соединения корпуса должны удовлетворять ряду функциональных и эксплуатационных требований, представленных в данной статье.
Функциональные аспекты
- для обеспечения устойчивости к утечкам при внутреннем или внешнем давлении жидкости
- иметь достаточную жесткость конструкции для передачи внешних нагрузок
- иметь хорошую геометрию, чтобы не увеличивать внешний диаметр и не уменьшать значительно внутренний диаметр обсадной колонны
Эксплуатационные аспекты
- легко наносить макияж в полевых условиях
- легко прорваться в поле
- многоразовый
Для реализации этих аспектов соединения почти во всех случаях снабжаются резьбовыми соединениями. Для корпуса доступны соединения, основанные на сварке или склеивании, а также защелкивающиеся соединители, но здесь они не рассматриваются.
В течение многих лет резьбовые соединения API с упругим уплотнительным кольцом или без него были стандартом для обсадных колонн скважин. Эти стандартизированные соединения:
- соединение с круглой резьбой API для обсадных труб;
- резьбовое соединение API для обсадных труб;
- Линейное соединение API Extreme для обсадных труб.
Однако в последние десятилетия произошел переход от относительно простых и недорогих неглубоких скважин к сложному заканчиванию глубоких, часто агрессивных скважин с высоким давлением и температурой. Эта тенденция повлекла за собой необходимость в соединениях с лучшими уплотнениями, чем соединения API, и привела к разработке так называемых соединений премиум-класса.
Все соединения, которые имеют одну или несколько особенностей, таких как более высокая прочность, лучшие уплотнительные свойства, более быстрое свинчивание, меньший внешний диаметр муфты, внутренняя обтекаемость, отсутствие выемок и т. д. по сравнению с соединениями API, называются соединениями премиум-класса. .
Сегодня обычно производятся следующие формы резьбы:
- Резьба круглого типа API представляет собой коническую резьбу с острыми и нагружающими боковыми сторонами под углом 30 градусов и закругленными гребнями и корнями.
- Резьба типа контрфорса API представляет собой коническую резьбу с острыми и нагружающими боковыми сторонами 10 градусов и 3 градуса соответственно, а также плоскими гребнями и корнями, параллельными конусу резьбы.
- Резьба API Extremeline представляет собой коническую резьбу с острыми и нагружающими боковыми сторонами под углом 6 градусов, а также плоскими вершинами и корнями, параллельными оси трубы.
Для соединений Premium используется модифицированная опорная резьба. Разработано несколько форм резьбы, которые имеют одну из следующих модификаций или их комбинаций: профиль резьбы имеет гребни и основания резьбы, параллельные оси трубы, а не параллельные конусу резьбы; зазор на гребне резьбы штифта для обеспечения лучшего контроля трения резьбы во время свинчивания; изменение угла втыкающей грани в пределах от +10 градуса до +45 градуса с целью улучшения характеристик втыкания соединения; изменение угла нагружения в пределах от +3 градуса до -15 градуса с целью повышения растягивающей способности соединения; изменение шага резьб (одинарное или двойное изменение шага) с целью обеспечения более равномерного распределения напряжений в резьбах соединения при растягивающих или сжимающих нагрузках.
Двухступенчатая резьба имеет две секции разного диаметра, каждая из которых имеет свободно вращающуюся, не мешающую резьбу, прямую или коническую. На рисунке показана конструкция с тремя плечами, преимуществом которой является повышенная способность к превышению крутящего момента. Напротив, невмешающийся поток имеет риск непреднамеренного разрыва соединения.
Резьба клиновидной формы основана на взаимосвязанном профиле резьбы «ласточкин хвост». Нагрузочная поверхность обрабатывается с большим шагом, чем рабочая поверхность, для получения резьбы, которая заклинивается во время свинчивания, что устраняет необходимость в дополнительном крутящем бурте. Применимые моменты свинчивания этих соединений, как правило, выше, чем у соединений с модифицированными профилями опорной резьбы и буртика.
